《复合材料成形》ppt课件

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1、第7章复合材料成形复合材料:两种或两种以上不同性质的物质组合在一起的新材料7.1复合材料成形基础复合是一种包括物理、化学、力学，甚至生物学相互作用的复杂过程。7.1.1影响复合材料性能的因素基体材料性能、增强体特征、组成物比例、界面性质、成形方法和工艺参数……组成物基体材料：形成几何形状并起粘接作用，如：金属、树脂、陶瓷增强材料：承受载荷，提高强度或韧性，如：一维的纤维、二维的片材、三维的颗粒基体材料性能：强度、弹性模量、化学稳定性增强体特征：类型、粗细、强度和弹性模量增强纤维越细，复合材料的强度越高，刚度越大；增强体颗粒细些，增强效果就会好些，颗粒直径0.01～0.1mm效果最好。

2、组成物比例及分布等：增强体的含量、排列方式和方向以及和基体间的界面粘结状况，应进行适当控制。成形方法和工艺参数：不同的复合材料应选择合适的成形方法和工艺参数（压力、固化温度）7.1.2复合材料的复合原则为获得最佳的强度、刚度和韧性，纤维增强复合材料的生产应遵循下述原则：1．纤维的性能：高强度和高刚度。有时还要求纤维的密度小，耐热性好。应用较多的纤维有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维等（2）对纤维应有一定的粘结性能，并能保护纤维表面不受损伤。2．基体的性能（1）一定的塑性和韧性，以防纤维断裂时裂纹扩展。聚合物和金属能较好地满足上述要求3．纤维与基体间应有合适的结合强度，以利于载荷由基

3、体向纤维传递，充分发挥纤维的增强作用4．纤维必须有合理的含量、尺寸和分布(1)含量：纤维的体积容量越大，增强效果越好。(2)尺寸：纤维的直径越小、越长，增强效果越好。(3)分布：纤维的排列可采用不同方向交叉层叠方式，以达到多方向的增强效果。1．材料制备与制品成形同时完成形状复杂的大型制品能一次整体成形，工艺简单、生产周期短、成本低。减少甚至取消了接头，应力集中小、制品质量轻、刚度和耐疲劳性高。2．材料性能的可设计性基体材料和增强材料及其合适的比例合理的排列方向和层数合适的复合工艺和参数制品结构合理、安全可靠、经济性好7.1.3复合材料成形的工艺特点成形过程：原材料制取、生产准备、制品

4、成形、固化、脱模和修整、检验……7.2复合材料成形方法7.2.1树脂基复合材料的成形方法树脂基复合材料是以树脂为基体、纤维为增强体复合而成的。1．手糊法脱模剂→→表面胶→→增强材料→→刷树脂→→至所需层数→→固化→→脱模→→修整和检验特点：设备简单，不受制品尺寸限制，劳动条件差，制品质量不稳定、强度较低。适用于大型制品的小批量、多品种生产。应用：船体、浴盆、波纹瓦、汽车壳体、风机叶片……最早、目前仍广泛应用1-模具2-脱模剂3-胶层4-玻璃纤维5-手动压辊6-树脂2．喷射法将手糊法成形操作中的糊制工序改由喷枪完成，将纤维和树脂液同时喷到模具上，再经压实、固化得到制品。通常喷射速率为

5、2～10kg/min。优点：喷射法成形为半机械化操作，生产率高；制品的飞边少，无搭缝；整体性好。缺点：树脂含量高；制品强度低；且操作现场粉尘大；工作环境差。1—模具2、5—喷嘴3—纤维4—切割器6—手动压辊7—制品3．袋压法将手糊法成形的制品或预浸料（预浸树脂的纤维或织物）放到模具内，并在制品上覆盖橡胶袋或塑料袋，将气体压力施加到尚未固化的制品表面使其成形的工艺方法。制品两面都比较平滑，质量好；成形周期短、适应的树脂类型广且制品的形状可较复杂。成本较高，制品尺寸受设备的限制。(1)真空袋压法1—真空泵2、8—坯件3—柔性膜4、5—模具6—压力袋7—空气压缩机(2)压力袋压法4．缠绕法

6、将连续纤维或布带浸渍树脂后，按照一定规律缠绕到芯模上，通过固化、脱模而得到制品的方法。用于：缠绕圆柱体、球体等回转体制品，如压力罐、筒、贮罐和火箭发动机壳体……特点：制品比强度大、精度高、质量好且易实现自动化生产。但制品轴向难以增强，设备投资较大。1-芯模2-树脂3-辊轮4-纤维5．模压法将已干燥的浸胶纤维或织物等放入金属模具内，通过加热、加压使树脂塑化和熔融流动成形，经固化获得制品。7.2.2金属基复合材料的成形方法以金属为基体，用纤维、颗粒等作为增强体特点：模压法制品尺寸精确、表面光滑、力学性能高。应用：模压法工艺简便、应用广泛，常用于制造船体、罩壳和汽车车身等制品。1．等离子喷

7、涂法在惰性气体保护下，由等离子弧向排列整齐的纤维喷射熔融金属，待其冷却凝固后形成复合材料的方法。特点：界面结合紧密，成形过程中纤维不受损伤，但基体组织不够致密。2．液态渗透法以金属液渗入增强体制成复合材料的方法，可以通过多种铸造方法来实现用于制造长、短纤维增强以及混杂增强的金属基复合材料，并能制造形状复杂的制品。设备比较复杂，周期较长，制造大尺寸制品困难。真空压力铸造法原理1—加热元件2—铸模3—纤维预制件4—冷却块5—熔融金属3．热压扩散结合法高温下，